乳酸脫氫酶同工酶檢測在臨床上的意義

乳酸脫氫酶(LDH或LD)是參與糖酵解和糖異生工程中催化乳酸和丙酮酸之間氧化還原反應的重要酶類。它可逆地催化下述反應:

乳酸+輔酶Ⅰ?在乳酸脫氫酶的催化下可逆生成??丙酮酸+還原酶Ⅰ

 

LDH廣泛分布于動物各種組織、植物和微生物之中。人體以腎含量最高,?心肌、骨骼肌次之,?紅細胞的LDH?含量約為正常人血清的100?倍。在糖酵解的發生速率上,乳酸脫氫酶不是限速酶,故對發生速率影響不大。乳酸脫氧酶是由兩種亞基組成的四聚體。

 

乳酸脫氫酶 LDH分子結構

乳酸脫氫酶分子結構

 

LDH增高見于肝炎、肝硬化、肝癌、心肌梗死、橫紋肌損傷、心肌炎、惡性腫瘤、腎病、肺梗死、巨幼細胞貧血、白血病、惡性淋巴瘤及妊娠等。胸水中的乳酸脫氫酶常用來鑒別漏出液或滲出液,若胸水中的LD比上血清LD大于0.6,則為滲出液。

 

LDH?同工酶的發現

 

1959年Markert發現牛心乳酸脫氫酶(LDH)結晶經淀粉膠電泳,可分成五條區帶,首先提出了?“同工酶”的概念。同工酶一般指在同一種屬內,?能催化同一底物進行相同反應而分子結構和理化性質不同的酶。乳酸脫氧酶有5種同工酶形式,即LDH1、LDH2、LDH3、LDH4、LDH5,可用電泳法進行分離。

 

LDH?同工酶的分布、組成和性質?

 

電泳法可將人和動物組織LDH?分離成五種同工酶??拷枠O一端的稱LDH1?,?靠近陰極一端的稱LDH5。?其余三種,?從陽極到陰極依次命名為LDH2?、LDH3和LDH?4?。人體心肌、腎、紅細胞以LDH1和LDH2為最多。肝和橫紋肌則以LDH4和LDH5為主。脾、胰、甲狀腺、腎上腺和淋巴結等以LDH3較多。這說明LDH同工酶的分布有明顯的組織特異性。LDH?同工酶的分子量都在140,000?左右,實驗證明都是由四個亞單位組成的四聚體(?表一)

 

表一????LDH同工酶的亞單位組成

 

同工酶 亞單位組成 電極
LDH1

LDH2

LDH3

LDH4

LDH5

B4?????????????????????????????????????????????? +

AB3

A2B2? ???????????????????????????????????????????↓

A3B

A4??????????????????????????????????????????????? -

 

為什么不同組織的LDH同工酶譜不同呢?主要是因為A、B兩種亞單位的含量不同, 人骨骼肌和肝細胞的A∶B為10∶1, 而人心肌為1∶20, 腎為1∶10。A亞單位和B 亞單位的生物合成分別受染色體上LDHA 和LDHB基因單位點的控制, 實驗證明, 人LDHA 位點位于第11 號染色體上, LDHB 位點位于第12號染色體上。

 

LDH 同工酶由于A、B 亞單位的比例不同, 性質也不相同?,F將人LDH同工酶的性質作一比較(表二)

 

表二? 人LDH同工酶的性質

 

性質 同工酶
LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5
熱穩定性(55℃)

對尿素的敏感性

2M尿素的抑制程度%

草酸鹽的抑制程度%

+++

2.3

15

68

++

1.7

76

66

+

1.2

88

61

+

1.0

90

47

0

0.9

95

31

 

乳酸脫氫酶同工酶是觀察心肌疾病、肝膽疾病等重大疾病的指標之一:

單純LDH1升高:細菌性細胞瘤(如,畸胎瘤、睪丸細胞瘤及卵巢壞死性細胞瘤)。

LDH1和LDH2升高:見于急性心肌梗塞(LDH1/LDH2>1)、病毒性心肌炎、風濕性心肌炎和克山病。

LDH2、LDH3及LDH4均升高:大量血小板破壞(如:肺栓塞、大量輸血等)、淋巴系統疾病(如:傳染性單核細胞增多癥、淋巴瘤及淋巴性白血病等)。

LDH5和LDH4升高:1.急性肝炎:LDH5明顯升高,LDH4輕度增高;2.急性肝萎縮:LDH5和LDH4都明顯升高;3.慢性肝炎、肝硬化:LDH5輕度升高;4.骨骼肌急性損傷、皮肌炎:LDH5和LDH4都升高;5.前列腺癌:LDH5升高,LDH5/LDH1>1。

LDH5升高:骨骼肌炎癥、損傷及退化、肝損傷(肝硬變、肝炎、肝過度充血)、癌。

總LDH升高而同工酶譜正常見于:心臟病、肝病、骨骼肌病、瘤及其他功能性失調癥。對部分癌癥患者LDH值越高,預后越不良。

LDH的五種同工酶都升高:見于胃癌、結腸癌和胰腺癌。

 

血清LDH同工酶的臨床意義

 

乳酸脫氫酶同工酶結果要與臨床癥狀結合才能做出準確判斷?,F將測定血清LDH同工酶相關的臨床意義分述如下:

 

一.心肌梗塞:心肌的LDH活性比血清高數百倍, 故心肌少量受損, 血清LDH活力就明顯增高。心肌LDH 同工酶以LDH1和 LDH2最多。急性心肌梗塞時, 血清LDH1 和 LDH2 顯著增高,尤以LDH1 最著, 一些學者以LDH1∕LDH2 比值大于1 做為診斷心肌梗塞的特異指標。據統計有95% 以上的急性心肌梗塞患者血清LDH1活力相對增高, 使LDH1∕LDH2比值大于1 , 而且LDH1的增高比LDH 總活力增高出現的早。典型心肌梗塞患者血清LDH1 在梗塞發作后第3-5天達到高峰, 活力增高持續3周左右, 在心肌梗塞病程中SGOT和LDH總活力已恢復正常的病例,LDH1 仍可增高。但是在正常人的血清LDH同工酶分布中, 有13%的人LDH1〉LDH2, 根據酶譜進行診斷時應考慮到這一點。動物實驗證明, 給狗造成心肌梗塞后6 小時, 血清LDH活力增高2-3 倍, LDH1 和LDH2 明顯增高,3-4天后血清酶和同工酶逐漸恢復正常。心肌梗塞患者若伴有充血性心力衰竭時, 血清LDH1 和LDH5同時增高,血清LDH5增高可能是由于肝臟缺氧, 肝細胞膜通透性增強, 向血中釋放大量LDH5所致。

 

病毒性心肌炎、風濕性心肌炎、克山病等血清LDH 同工酶的改變與心肌梗塞相似, 心絞痛、心包炎、心律失常等血清LDH同工酶譜正常。心絞痛反復發作疑為心肌梗塞時, 測定血清LDH同工酶譜可做出明確的診斷。血清LDH11 增高也是心臟移植患者排斥反應的早期生化指標。

 

二.肝臟疾?。喝烁渭毎泻写罅康腖DH4和LDH5 , 故肝細胞受損可向血中釋放大量的LDH4和LDH5。急性肝炎、傳染性單核細胞增多癥和中毒性肝炎時, 肝細胞顯著受損, 血清LDH總活力增高3倍, 血清LDH5和LDH4 也明顯增高, 其中以急性肝炎的LDH5 增高最著, 可增高10-50%,LDH4也輕度增高。在急性黃色肝萎縮癥, LDH4和LDH5兩者都明顯增高。慢性肝炎、肝硬化等血清LDH總活力輕度增高, 血清LDH5或是輕度增高或無改變。肝硬化的血清LDH同工酶改變與病變程度和代償程度有關, 在進展期失代償病例以LDH5增高為特征。膽道系統疾的血清LDH及同工酶無改變。肝胞細性黃疸LDH5區帶比阻塞性黃疽明顯得多, 出現黃疽前兩天就存在這種差別。溶血性黃疽以LDH1和LDH2增高為特征, 故LDH同工酶的測定對黃疸的鑒別診斷也有一定的幫助。

 

三.惡性腫瘤:Hill報告惡性腫瘤患者血清LDH 增高者占96%,但Zondag等報告474例惡性腫瘤患者血清LDH增高者只占41%, 同工酶有改變的占51%。惡性腫瘤患者血清LDH及同工酶的改變, 與腫瘤的種類、大小、有無轉移等因素有關。特別是轉移癌累及多種組織時, 可使同工酶譜的改變變得復雜。一般來說, 腫瘤??梢鹧錖DH4 和LDH5增高, 有一些腫瘤則以LDH3 增高為特征。有的患者還出現附加的同工酶帶。因而檢測這些變化,可以達到檢測腫瘤的目的。

 

四.肌肉疾?。汗趋兰∫訪DH4和LDH5最多, 假性肥大型進行性肌萎縮癥患者的骨骼肌則以LDH 1、LDH2、和LDH3為主?;颊叩募∪釲DH 總活力較低, 但血清LDH 總活力和LDH1顯著增高。肌肉LDH 總活力降低可能與肌肉細胞膜通透性增高有關。骨骼肌急性損傷、皮肌炎患者血清LDH 總活力、LDH 4和LDH5都增高。

 

五.腎臟?。耗I皮質以LDH1 和LDH2 最多,腎髓質以LDH 4和LDH5最多?;技毙阅I小管壞死、慢性腎盂腎炎、慢性腎小球腎炎時, 血清LDH5增高, 接受同種腎移植的患者血清LDH5也增高。血清LDH5可否做為緊急排斥的早期指征尚不肯定,人工腎透析時血清LDH5也增高,正常人尿中的LDH大部分是LDH1, 患各種腎臟病時尿中LDH活力增高。

 

六.貧血: 惡性貧血患者血清LDH總活力顯著增高, 其增高的程度與貧血的程度成正比,1∕3 患者血清LDH1和LDH2 顯著增高,經大量維生素B12治療后, 血清酶可迅速恢復正常,若治療五天, 血清酶活力顯著降低, 可確定診斷, 并說明藥物劑量是適當的。溶血性貧血息者血清LDH1 和LDH2 也顯著增高。

 

七.先天性LDH 缺陷癥:北村等報告一例64 歲男性糖尿病患者, 糖尿病用甲苯磺丁脲治療得到很好的控制, 但該患者的血清LDH總活力明顯降低, 血清和紅細胞中B亞單位完全缺失, 只能檢出LDH5。此病病因或是由于基因調控機制發生障礙, 不能合成有活性的LDH1, 或者雖能合成酶蛋白, 由于變異而不具酶活性。

 

血清LDH同工酶的測定方法和正常值

 

 

1954年Hill等就將血清LDH活力的測定引入臨床酶學, 作為診斷疾病的輔助手段。其后發現, 在心肌損傷、肝臟損傷、惡性腫瘤、血液病、肌病和腎臟病血清LDH活力均可增高, 特異性較低, 因而一度曾被其他血清酶活力的測定所取代。自從發現LDH同工酶后, 血清LDH 同工酶譜的改變能準確反映出患病組織的部位和程度, 觀察病程的轉歸和療效, 從而再次受到很大的重視。由于LDH同工酶的一級結構和性質不同,可采用多種方法進行分離和檢測, 如電泳法,層析法、酶化學法以及免疫化學方法等。

 

電泳分離法主要是根據LDH同工酶的一級結構和等電點不同, LDH1 的等電點為PH4.5,LDH5的等電點為PH9.5, 因而在特定PH條件下( 一般為PH8.6) , 帶有的電荷性質和數量不同, 在電場中泳動速度不同,利用適當支持物( 如醋酸纖維薄膜, 瓊脂凝膠, 聚丙烯酞胺凝膠等)可將它們分開。經電泳分離后, 利用輔酶Ⅰ(NAD)、吩嗪硫酸甲酯(PMS)和亞硝基四氮哇蘭(NBT)的混合液使酶顯色力的區帶顯色, 最后用洗脫比色法或光密度計掃描定量。LDH同工酶顯色反應的原理如下:

 

LDH首先催化乳酸脫氫,脫下的兩個氫經NAD、PMS最后傳遞給給NBT,使氧化性NBT轉變為還原型的NBT,后者又名甲酯,是一種不溶于水的藍紫色化合物,其顏色的深淺與酶活力的大小成正比。

 

正常值:

瓊脂糖電泳法:LDH2>LDH1>LDH3>LDH4>LDH5

LDH1:14.8%一25.9%LDH2:31.7%~41.4%LDH3:18.1%-25.9%LDH4:7.2%~13.6%LDH5:5.3%~16.5%

 

國內一些單位用電泳法測得健康人血清LDH同工酶的正常值如表三。

 

表三 健康人血清LDH同工酶的正常值

報告者????????????? 電泳支持物 同工酶百分數
LDH1 LDH2 LDH3 LDH4 LDH5
上海用北區中心醫院

廷邊醫專

重慶醫學院

張玲志

醋酸纖維薄膜

瓊脂

醋酸纖維薄膜

聚丙烯酰胺凝膠

24-34

31.5

27.1

27.0

35-44

34.5

34.7

38.1

19-27

20.3

20.9

22.0

0-5

8.1

11.7

9.3

0-2

5.6

5.7

3.6

 

綜上所述,LDH同工酶的測定在臨床上有重要意義,其測定方法值得科研工作者不斷探索,以便更準確的測定血清LDH同工酶譜,更好的為臨床診斷服務。

 

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